小型地埋式生活污水处理设施

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一体化污水处理设备常用主体工艺
一体化污水处理设备采用的主体工艺以A/O(厌氧-好氧活性污泥法)工艺为主。随着污水处理要求的不断提高与多元化需求，MBR(膜生物反应器)工艺、SBR(序批式活性污泥法)工艺也作为主体工艺运用到一体化污水处理设备中。由于采用其他工艺作为主体工艺的一体化污水处理设备效率较低或应用不广等原因，故笔者不予以分析比较。
A/O主体工艺
工艺原理
厌氧-好氧活性污泥法是由厌氧和好氧两部分反应组成的污水生物处理工艺。污水进入厌氧池后，与回流污泥混合。活性污泥中的聚磷菌在这一过程中大量吸收污水中的BOD，并将污泥中的磷以正磷酸盐的形式释放到混合液中。混合液进入好氧池后，有机物被氧化分解，同时聚磷菌大量吸收混合液中的正磷酸盐到污泥中。由于聚磷菌在好氧条件下吸收的磷多于厌氧条件下释放的磷，因此，污水经过“厌氧-好氧”的交替作用和二沉池的污泥分离作用，终达到除磷的目的。
工艺特点
采用A/O工艺作为主体工艺的一体化污水处理设备具备降低有机污染物和除磷脱氮的功能，也不存在污泥膨胀问题，运行管理较简便。由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好，生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高，再加上污泥回流，反应池内活性污泥浓度较高，因此兼有活性污泥法的特点，具有较高的容积负荷。由于生物固体量多，当有机容积负荷较高时，其F/M比可以保持在一定水平，因此，污泥产量可相当于或低于活性污泥法。该工艺操作简单，运转费用低，处理效果好，运行稳定，是目前较为成熟的生活污水处理工艺，能有效地确保污水达标排放。
工艺流程说明
生活污水经格栅进入调节池后，由污水泵抽送至*生物处理池(兼氧池)，兼氧池内挂有弹性填料，通过吸附在填料上的兼氧细菌的吸附水解作用，使污水中对生物细菌有抑制作用和难以生物降解的有机物水解，大分子的有机物水解为小分子的有机物，并对固体有机物进行降解，减少了污泥量，降低污水中悬浮固体的含量，并利用污水中的有机物作为碳源，使从后级好氧段回流的硝化液中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在兼氧脱氮菌的作用下形成气态氮从污水中逸出，达到脱氮的目的，从而降解污水中有机污染物，提高污水的生化可降解性，并去除污水中的氨氮和悬浮物。兼氧池出水进入O级好氧接触氧化池，好氧池内好氧微生物在水体中有充足溶解氧的情况下，利用污水中的可溶性污染物进行新陈代谢，从而达到去除污水中可溶解性污染物的目的。

好氧池出水自流入二沉池，污水中大部分悬浮物能在此得以有效去除。二沉池出水自流入中间水池贮存，再由中间水泵提升到砂过滤器去除水中胶体、颗粒、悬浮杂质，确保出水达到排放标准后，消毒排放。经格栅处拦截的栅渣定期清理外运，二沉池中的污泥部分回流至*生物处理池，另一部分污泥至污泥池使污泥进行好氧稳定消化，减少污泥体积和臭气排放，消化池上清液溢流回到调节池进行循环处理。剩余污泥定期抽送出设备罐体外运处置。
MBR主体工艺
工艺原理。
膜生物反应器技术是活性污泥生物处理技术与膜分离技术相结合的一种新工艺。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用中空纤维膜替代沉淀池，因此具有固液分离性能。同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000～12000mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解*，因此，出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。
工艺特点。
MBR处理工艺对水质的适应性好，耐冲击负荷性能好，出水水质优良、稳定，不会产生污泥膨胀;池中采用新型弹性立体填料，比表面积大，微生物易挂膜，脱膜，在同样有机物负荷条件下，对有机物去除率高，能提高空气中的氧在水中溶解度;工艺简单，不必单独设立沉淀、过滤等固液分离池，占地面积少，水力停留时间大大缩短;污泥排放量少，只有传统工艺的30%，污泥处理费用低，但一次性投资较高。
工艺流程说明。
污水经格栅进人调节池后，经提升泵进入生物反应器，通过PLC控制器开启鼓风机充氧，生物反应器出水经循环泵进入膜分离处理单元，浓水返回调节池。反冲洗泵利用清洗池中处理水对膜处理设备进行反冲洗，反冲污水返回调节池。通过生物反应池内的水位控制提升泵的启闭。膜单元的过滤操作与反冲洗操作可自动或手动控制。当膜单元需要化学清洗操作时，关闭进水阀和污水循环阀，打开药洗阀和药剂循环阀，启动药液循环泵，进行化学清洗操作。MBR工艺是膜分离技术与活性污泥法有机结合的新型污水处理技术，它利用膜的截留作用，将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉了初沉池和二沉池，进行固液分离，有效地达到了泥水分离的目的。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间和污泥停留时间可以分别控制，而难降解的大分子有机物，延长其在反应器的停留时间，使之得到大限度的分解，大大强化了生物反应器的功能。

悬浮微生物的活性
微生物的活性通常可用微生物的比增长率(μ)来描述，即单位质量微生物的增长繁殖速率。因此，在研究微生物活性对生物膜形成的初阶段的影响时，关键是如何控制悬浮微生物的比增长率。研究结果表明，硝化细菌在载体表面的附着固定量及初始速率均正比于悬浮硝化细菌的活性。异养生物膜的形成时也得出同样结果。影响悬浮微生物活性的因素主要有如下几种。
(1)当悬浮微生物的生物活性较高时，其分泌胞外多聚物的能力较强。这种粘性的胞外多聚物在细菌与载体之间起到了生物粘合剂的作用，使得细菌易于在载体表面附着、固定；
(2)微生物所处的能量水平直接与它们的增长率相关。当卢增加时，悬浮微生物的动能随之增加。这些能量有助于克服在固定化过程中微生物载体表面间的能垒，使得细菌初始积累速率与悬浮细菌活性成正比。

(3)微生物的表面结构随着其活性的不同而相应变化。悬浮细菌活性对细菌在载体表面的附着固定过程有影响，而且，细菌表面的化学组成、官能团的量也随细菌活性的变化有显著变化。细胞膜等随悬浮细菌活性的变化而有显著变化。细菌表面的这些变化将直接影响微生物在载体表面的附着、固定。因此，通常认为，由悬浮微生物活性变化而引起的细菌表面生理状态或分子组成的变化是有利于细菌在载体表面附着、固定的。
温度
水温是微生物的重要生存因子,在适宜的水温范围内微生物可大量生长繁殖。每一种微生物都有一个zui适生长温度，在一定温度范围内大多数微生物的新陈代谢活动都会随着温度的升高而增强，随着温度的下降而减弱。好氧微生物的适宜温度范围是10—35℃。水温对硝化菌的生长和硝化速率有较大的影响。大多数硝化菌合适的生长温度是25—30℃之间，当温度低于25℃或者高于30℃硝化菌生长减慢，10℃以下硝化菌的生长及硝化作用显著减慢。
温度是影响生物活性和代谢能力的关键因素，其对硝化反应过程的影响主要在于硝化细菌的生长规律及生物活性上。
温度对生物活性的影响表现为：一是对生化反应速率的影响；二是对氧的传质速率的影响。

进水水质
（1）营养物质
参与活性污泥处理的微生物，在其生命活动过程中，需要不断从周围环境的污水中吸取其所必须的营养物质，包括：碳源、氮源、无机盐类以及某些生长素等。待处理的污水中必须充分含有这些物质。碳是构成微生物细胞的重要物质，参与活性污泥处理的微生物对碳源需求量较大，一般以BOD5计，不应低于100mg/L。生活污水碳源比较充足，对于一些碳源不足的工业废水则应补充碳源，如生活污水或是淀粉等。
氮是组成微生物细胞内蛋白质和核酸的重要元素，氮源可来自N2、NH3、NO3等无机氮化合物，也可以来自蛋白质、胨（音dong）以及氨基酸等有机含氮化合物。生活污水中氮源充足，不需要另行投加；工业废水则应考虑含氮是否充足，必要时可投加尿素、硫酸铵等。
磷是合成核蛋白、卵磷脂以及其他磷化合物的重要元素，在微生物的代谢和物质转化中起重要作用。辅酶I、辅酶II、磷酸腺苷等都含有磷。微生物主要从无机磷化合物中获取磷。磷源不足将影响酶的活性，从而使微生物的生理功能受到影响。
（2）有毒物质
“有毒物质”是指对微生物生理活动具有抑制作用的某些无机质及有机质，主要有重金属离子（如锌，铜，镍，铅，铬等）和一些非金属化合物（如酚，醛，qing化物，硫化物等）。有毒物质对微生物毒害作用，有一个量的概念，只有在有毒物质在环境中达到某一浓度时，毒害和抑制作用才显现出来。污水中的各种有毒物质只要低于这一浓度，微生物的生理功能不受影响。有毒物质的作用还与pH值、水温、溶解氧、有无其他有毒物质及微生物的数量以及是否经过驯化等因素有关。
生物膜法中生物膜的形成与那些因素有关？
微生物与载体接触时间
微生物在载体表面附着、固定是—动态过程。微生物与载体表面接触后，需要一个相对稳定的环境条件，因此必须保证微生物在载体表面停留一定时间，完成微生物在载体表面的增长过程。
水力停留时间(HRT)
HRT对能否形成完整的生物膜起着重要的作用。在其他条件确定的情况下，HRT短则有机容积负荷大，当稀释率大于大生长率时，反应器内载体上能生成完整的生物膜。刊huis等人的试验证明了这种观点。在COD负荷为2．5kg／(m3·d)，HRT为4h时，载体上几乎没有完整的生物膜，而水力停留时间为1h时，在相同的操作时间内几乎所有的载体上都长有完整的生物膜，且较高的表面COD负荷更易生成较厚的生物膜，即COD负荷越高，生物膜越厚。周平等人也通过试验证明了较短的水力停留时间有利于载体挂膜。
污水的pH值
除了等电点外，细菌表面在不同环境下带有不同的电荷；液相环境中，pH值的变化将直接影响微生物的表面电荷特性。当液相pH值大于细菌等电点时，细菌表面由于氨基酸的电离作用而显负电性；当液相pH值小于细菌等电点时，细菌表面显正电性。细菌表面电性将直接影响细菌在载体表面附着、固定。
溶解氧（DO）
在活性污泥法中，曝气池中溶解氧浓度以不低于2mg/L为宜（以出口处为准）。局部区域有机污染物浓度高、耗氧速率高，溶解氧浓度不易保持2mg/L，可以有所降低，但不宜低于1mg/L。
而对于生物膜法，挂膜初期为了防止过量代谢及搅拌力度，可适当控制低的溶解氧1~2ppm。保证细菌的正常代谢的同时，还保证剪切力不会强！

水力剪切力
在生物膜形成初期，水力条件是一个非常重要的因素，它直接影响生物膜是否能培养成功。在实际水处理中，水力剪切力的强弱决定了生物膜反应器启动周期。单从生物膜形成角度分析，弱的水力剪切力有利于细菌在载体表面的附着和固定，但在实际运行中，反应器的运行需要一定强度的水力剪切力以维持反应器中的*混合状态。所以在实际设计运行中如何确定生物膜反应器的水力学条件是非常重要的。